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La production électrique issue de la géothermie

Une solution qui est à la veille de connaître une embellie

décembre 4, 2023
par Pierre Deschamps


(Crédit photo : Quaise Energy)

Sommairement, on peut définir la géothermie comme l’exploitation des phénomènes internes du globe terrestre pour produire de l’énergie, essentiellement jusqu’à présent comme source de chaleur pour le chauffage des bâtiments. Reconnue comme énergie renouvelable, la géothermie peut-elle être mise à contribution dans un usage encore peu répandue, soit la production électrique ?

Des systèmes en boucle fermée
En vue d’un usage à grande échelle de la géothermie, une équipe des Sandia National Laboratories (SNL), un centre de recherche américain, a récemment terminé un effort de deux ans pour modéliser par calcul des systèmes géothermiques en boucle fermée.

À cette fin, l’équipe a examiné deux configurations de base pour les systèmes géothermiques en boucle fermée. « L’un d’eux, appelé tube en U, est l’endroit où l’eau fraîche est pompée le long d’un tuyau vertical profond, qui s’étend ensuite horizontalement sur une certaine distance à une profondeur où la roche est chaude, puis remonte à un endroit différent, a déclaré Martinez.

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L’autre, appelé tube dans un tube, est l’endroit où l’eau fraîche est pompée le long de la couche extérieure d’un tuyau jusqu’à une certaine profondeur, puis le tuyau prend un virage de 90 degrés et s’étend sur une distance horizontale à cette profondeur. Ensuite, l’eau chaude frappe l’extrémité du tuyau et est poussée dans le tuyau intérieur, en arrière comme elle est venue. »

Les résultats de ces travaux, menés entre autres avec la contribution de chercheurs du National Renewable Energy Laboratory (NREL) et publiés dans Science Direct, montrent que même si « L’énergie géothermique est très prometteuse en tant que source d’énergie renouvelable qui ne dépend pas du soleil qui brille ou du vent qui souffle […] elle présente quelques difficultés à adopter à grande échelle.

L’un de ces défis est qu’il y a un nombre limité d’endroits aux États-Unis qui présentent naturellement les bonnes conditions : des roches chaudes relativement proches de la surface et avec beaucoup d’eaux souterraines à chauffer. »

Un autre défi de taille de la géothermie en boucle fermée, précise Mario Martinez, ingénieur en mécanique et chercheur principal du projet aux SNL « est la construction d’un système qui peut extraire suffisamment de chaleur de la terre profonde pour être rentable ».

Atteindre de plus grandes profondeurs
Le forage à des profondeurs extrêmes est un autre défi. Jusqu’à présent, personne n’a réussi à exploiter les températures beaucoup plus élevées au-delà de 6 kilomètres, bien que l’énergie potentielle y soit beaucoup plus grande. Un puits à plus grande profondeur, là où la température de pourrait atteindre 400 C pourrait produire dix fois plus d’énergie qu’un puits à 200 °C.

Cependant, une nouvelle société comme Quaise Energy changer les choses en atteignant des profondeurs autrement plus grandes, peut-être jusqu’à 20 kilomètres. À ces niveaux, la chaleur est facilement capable d’alimenter des centrales électriques classiques.

En fait, Quaise propose de remplacer les forets conventionnels par des faisceaux à ondes millimétriques (une version énormément plus puissante de l’élément dans un four à micro-ondes), qui vaporisent simplement la roche. Quaise pense que cela lui permettra d’atteindre une profondeur où la chaleur approche les 500 °C. La technologie du faisceau d’ondes est déjà disponible, et sa capacité à vaporiser la roche la plus dure a été démontrée en laboratoire.

Contrairement au forage conventionnel, affirme cette firme, « la technologie des faisceaux à ondes millimétriques n’est pas affectée par l’augmentation de la profondeur ou de la température, ce qui permet de forer beaucoup plus profondément, plus rapidement et moins cher. Un avantage supplémentaire est que les poutres vitrifient la roche environnante, créant un tube solide en forme de verre qui protège l’arbre contre les fuites ».

Une croissance soutenue des affaires
La marche en avant de la géothermie industrielle semble bel et bien amorcée comme en témoigne la croissance des affaires de la société canadienne Subterra Renewables, le principal fournisseur de services publics d’énergie géothermique en Amérique du Nord.

En effet, tout juste en octobre dernier, l’entreprise annonçait « son expansion dans l’Ouest canadien et aux États-Unis à la suite de la récente acquisition des sociétés affiliées de la société privée Earth Drilling, société privée basée en Alberta ». Qui plus est, cette transaction comportait l’acquisition de Harris Exploration, une société de services de forage et d’installation implantée au Nevada, en Californie et en Arizona.

Il y a moins d’un mois, le Colorado Energy Office lançait une première série de demandes pour le programme de subventions pour le Geothermal Energy Grant Program (GEGP) qui fournira un soutien financier au développement de projets d’énergie géothermique pour la production d’électricité et le chauffage et le refroidissement des locaux. Un total de 12 millions de dollars a été mis à disposition pour l’ensemble du programme de subventions.

Des initiatives prometteuses
Par ailleurs, Eden GeoPower (États-Unis) et ZeroGeo Energy (Suisse) ont annoncé il y quelques semaines leur intention de mettre en marche une stratégie et la réalisation d’une usine pour déployer la technologie d’amélioration de la perméabilité rocheuse pour les projets géothermiques de chaleur et d’énergie et d’hydrogène géologique en Europe.

La géothermie gagne aussi l’Afrique, l’Afrique de l’Est plus précisément où des intérêts japonais participent à l’exploitation de la géothermie au Kenya, le septième plus grand producteur d’énergie géothermique au monde. À Olkaria, en bordure du parc national de Hell’s Gate, un site situé au sud-ouest de Nairobi, la capitale, cinq centrales y produisent déjà environ 800 MW, une quantité suffisante pour alimenter plus de quatre millions de foyers kényans par an. 
https://www.sandia.gov
https://www.nrel.gov
https://www.quaise.energy
https://subterrarenewables.ca
https://energyoffice.colorado.gov
https://www.edengeopower.com
https://www.zerogeo.energy
https://www.meti.go.jp/english/


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